Skip to main content

影像空间分析简介

需具有 Image Analyst 许可才能使用。

当传感器采集图像并形成影像时,它以透视几何的方式捕捉场景。 因此,该影像具有将 3D 世界唯一映射到该特定 2D 影像的独特方式。 对于遥感影像,此几何关系由影像元数据中的传感器模型描述。 地图视图显示的透视模式提供了在影像坐标系中显示倾斜影像的能力(该坐标系称为影像空间),而非地图坐标系,以实现更直观的影像解译。 它促进了影像坐标系 (ICS) 与地图坐标系之间的无缝转换,以便在透视影像上显示、解译、采集和编辑 GIS 要素数据。

影像空间分析功能

以下是为什么在影像空间中使用 ICS 对影像分析师特别有用的原因:

  • 倾斜和透视影像以其自然方向显示,有助于直观地进行影像解译。

  • 影像未经重采样,因此保留了其原始清晰度且无畸变。

  • 它提供了影像与地面之间的完整坐标转换。 因此,您希望在影像空间中显示的任何地理信息都会被转换为 ICS,并准确地叠加在影像上,且像往常一样进行符号化显示。

  • 带入影像空间显示框架的任何其他影像也会被转换为以 ICS 显示的聚焦影像。

  • 要素和对象可以在影像空间中进行定位和精确测量,测量结果以所选单位给出。

  • 可以使用标准的创建和编辑工具在影像空间中创建和编辑要素,并将其保存在所选地图坐标系的地理数据库中。

在透视模式下使用影像

通常以重要角度采集影像,并称其为倾斜影像。 它有助于确定有关建筑物立面和其他基础设施等要素的信息,而这些信息是垂直影像无法获取的。 卫星影像的采集角度通常大于 15 度像底点偏离量,航空影像和无人机影像也是如此。

倾斜影像最常见的分析类型是人工影像解译。 人类认知在影像的视觉解译中非常有效。 这不仅包括对影像内容的评估,还包括该内容的含义和关系,以及在监测应用中识别空间模式、检测变化和变化速率。 倾斜影像对于各种应用(如应急管理和响应)中的侦察、监测和态势感知特别有用。

在基于地图的坐标系(称为地图空间)中显示任何类型的影像,本质上都是扭曲、拉伸和变形的,以便准确地拟合到 2D 平面地图上。 用于制图的影像是专门为了在地图环境中查看而采集的。 它是垂直采集的,因此畸变程度极小,并且正射校正技术会修正影像,使其与地图更紧密地对齐。 然而,对于倾斜影像,畸变可能很严重,导致影像难以解译。 ArcGIS Image Analyst 允许您在其原生几何形态下(而非地图空间)处理倾斜影像。 以采集时的方向查看的未投影影像,会在地图视图中以影像空间的形式显示。 在影像空间中显示影像,使您能够以更自然的方式处理影像,并将 GIS 和地图数据引入影像中。

在地图空间中显示影像时,影像通常以北向朝上显示在显示界面的顶部。 由于倾斜影像是从各种不同的观测角度采集的,在地图空间(以北向朝上)显示倾斜影像时,会导致建筑物和其他地面要素看起来向各种令人迷失方向的角度倾斜,使得倾斜影像难以解译。

下图卫星影像展示了在传统地图空间中显示的倾斜影像,该影像以北向朝上,并在运行时进行了正射校正,以便与底图正确配准。

在地图空间中显示的传统倾斜影像

WV1 卫星影像由 DigitalGlobe 提供。

请注意影像中的建筑物是如何向东北方向倾斜的,这使得影像解译变得困难。

下图卫星影像展示了在影像空间中的倾斜影像,该影像无失真且经过旋转,建筑物以垂直的、更自然的方位角显示。

在影像空间中显示的倾斜影像

WV1 卫星影像由 DigitalGlobe 提供

在影像空间模式下显示的倾斜影像,对于影像解译而言本质上是更加直观的。

您可以处理任何包含基本必需元数据的受支持栅格数据集。 必需的元数据包括通常与卫星影像相关联的传感器模型(例如,有理多项式系数 [RPC]、帧照相机模型等)文件,或在镶嵌数据集中经过区域网平差的航空影像。 采集时的影像平台信息,例如卫星数据的 X、Y、Z 位置、方位角和高度,航空影像的外方位元素,以及像素大小,均用于在 ICS 中正确定向影像。 在内容窗格中,开启您要处理的影像的焦点,该影像便会基于 ICS 在地图视图中以透视模式显示。

启用您的影像以在透视模式下进行分析

传统的地图投影系统包括地理坐标系和投影坐标系。 这些 2D 坐标系是用于在通用地理框架内表示影像和地理要素位置的参考系统。 影像空间的基础是第三个参考系统,称为影像坐标系统 (ICS)。

地理坐标系 (GCS) 和投影坐标系 (PCS) 是 2D 地图变换,而 ICS 则是完整的 3D 变换。 它适用于影像,也适用于 GIS 中的所有其他数据。 影像坐标系统能够以双向方式,将行和列影像空间中的影像和 GIS 数据无缝转换为地图空间。

影像坐标系、投影坐标系和地理坐标系之间的关系

当地图视图以透视模式显示时,ICS 由聚焦影像定义,即显示中的活动影像。 只需单击鼠标,即可将影像从地图空间模式动态切换到影像空间模式。

平视显示

当您的影像以透视模式显示且建筑物垂直对齐时,有关该影像的重要元数据将显示在平视显示窗口中。 这些信息包括文件名以及与影像解译最相关的信息,包括影像质量、倾斜角、采集日期、采集时间以及计算字段(如采集时的本地时间和自采集以来经过的时间)。 平视显示的设计初衷,是为了尽量减少您返回功能区去访问通常在分析和利用影像时所使用信息的需求。 这使您能够查看所显示的每张倾斜影像的基本元数据,在处理多张影像(例如时间序列)时非常有用。

倾斜影像的平视显示

您可以选择要在平视显示窗口中包含哪种类型的元数据。 平视显示窗口也可以最小化,以最大化影像显示区域。

在影像空间中采集要素

倾斜影像有助于影像解译,并且可以使用标准的 ArcGIS Pro 要素创建和编辑功能来采集要素。 要素和对象在 ICS 中手动采集,并自动转换到您所选的地图投影系统中。 此外,您地图投影中的现有 GIS 图层可以正确地叠加在 ICS 中的影像上,进行更新并保存。 使用 DEM(数字高程模型)可以更精确地定位您的影像,并在 3D 中采集要素数据。 要素数据保存在地理数据库或 shapefile 中。

摘要

影像空间显示所提供的各项功能,使影像分析师能够有效地解译并从斜视影像中采集信息。 ICS 促进了透视模式下的影像空间与地图空间之间的双向转换,允许分析师在任一模式下采集和分析数据。 透视模式支持标准的影像测量功能、要素创建和编辑功能,使您能够在运营环境中高效且有效地工作。